一种高碳高铬线材生产方法及其生产线与流程

本发明属于工业型材生产技术领域，涉及一种高碳高铬线材生产方法及其生产线。

背景技术：

高碳高铬钢包含cr12系模具钢、95cr18系马氏体不锈钢、102cr17系超级奥氏体不锈钢等，这些钢具有较高的淬透性、淬硬性、强韧性、耐磨性等特性。但是在生产过程中塑性差，加工窗口窄，易形成共晶碳化物,导致材料强韧性降低，碳化物不均匀还会使钢材出现各向异性，碳化物呈网状、带状、块状偏析,易引起磨削裂纹等缺陷。在现有生产中轧制高碳高铬钢的过程中，高效轧制难度极大，存在一些缺陷：

1)粗中轧机组轧件头尾温差较大，易出现头部开裂、尾部开裂、劈头、劈尾现象；

2)精轧机组采用集中传动，线材连续轧制，无法控制精轧机组温升，无法有效控制产品质量，只得通过降低线材生产速度的办法生产；

3)生产速度较低，产线产量低。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于解决上述缺陷问题，提供一种高碳高铬线材生产方法及其生产线。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种高碳高铬线材生产方法，包括如下步骤：

1)坯件加热：采用加热炉将对坯料进行加热及保温；

2)粗中轧：在粗轧单元及中轧单元后设置加热保温装置，控制粗轧及中轧轧制过程中每道次变形温度为1050℃～1150℃，控制轧制过程中轧件头尾及芯表温差均不大于50℃；

3)预精轧：在预精轧机组后设置加热装置或水冷装置，控制预精轧轧制过程中每道次变形温度为1050℃～1150℃，控制轧制过程中轧件头尾及芯表温差均不大于50℃；

4)精轧：精轧过程采用多个串联的精轧机组进行多道次轧制，控制每道次变形温度为1000℃～1100℃；单道次延伸系数1.10～1.25；

5)减定径：精轧过程采用多个串联的减定径机组进行多道次轧制，轧制过程中控制每道次变形温度为1000℃～1100℃；

6)夹送吐丝：吐丝温度控制在880℃～950℃；

7)控制冷却及集卷收集：斯太尔摩风冷线冷却过程采用分段冷却，并集卷收集。

本基础方案通过在轧制过程中对轧件进行控温，并且采用多组分段轧制，降低高碳高铬钢线材轧制及吐丝温度，控制头尾温差，实现线材恒温轧制；降低了热轧过程中劈头劈尾现象，提高了线材产量及成材率。

进一步，步骤4)、5)中，所述精轧机组或减定径机组均采用2机架1组的模块化轧机或2机架为1组的独立传动轧机，并对轧制后的轧件进行控制冷却，控制轧件头尾及芯表温差均不大于50℃。

进一步，步骤5)中采用两组减定径机组串联，分别为第一减定径机组、设于第一减定径机组后的第二减定径机组；所述第一减定径机组单道次延伸系数为1.10～1.25，所述第二减定径机组单道次延伸系数为1.01～1.15。

进一步，在所述预精轧机组、精轧机组及减定径机组后设置不同长度的用于轧件缓慢冷却的回复缓冷段，所述回复缓冷段的长度为由前工序至后工序依次增加。

进一步，步骤7)中分段冷却为先快冷后缓冷，高于850℃时，采用快冷，冷却速度＞2℃/s，低于850℃时，采用缓慢冷却，冷却速度为0.5℃/s～2℃/s。

一种高碳高铬线材生产线，包括依次设置的加热炉、粗轧单元、中轧单元、预精轧单元、精轧单元、减定径单元、吐丝单元、斯太尔摩风冷线及集卷收集设备；所述粗轧单元、中轧单元、预精轧单元、精轧单元中相邻两单元之间均设有控温装置；所述控温装置为水冷设备或加热保温装置。

进一步，所述精轧单元包括多个串联的精轧机组；所述精轧机组包括精轧机、设于精轧机后的水冷设备，所述精轧机为2机架1组的模块化轧机或2机架为1组的独立传动轧机，有益效果：疏堵设备对集料斗进行疏堵，进一步防止物料堵塞。

进一步，所述减定径单元包括多个串联的减定径机组，所述减定径机组包括减定径轧机、设于减定径轧机后的水冷设备，所述减定径轧机为2机架1组的模块化轧机或2机架为1组的独立传动轧机。

进一步，所述预精轧单元后、各精轧机组与减定径机组后均设有回复缓冷段，所述回复缓冷段的长度为由前工序至后工序依次增加。

进一步，所述粗轧单元与中轧单元之间、中轧单元与预精轧单元之间均设有切头飞剪设备；所述吐丝单元包括依次设置的夹送辊、吐丝机。

本发明的有益效果在于：

1)在粗轧机组及中轧机组后布置加热保温装置，对轧件进行尾部加热，有效降低轧件头尾温差，并降低轧件头尾及芯表温差。

2)预精轧机组后布置有加热装置或水冷装置，可根据不同规格产品生产过程中温度变化进行控温，有效降低轧件头尾及芯表温差。

3)精轧机组及减定径机组采用2机架1组的模块化轧机或2机架为1组的独立传动轧机，可以有效避免集中传动精轧机组及减定径机组的温升问题，有效控制轧件变形温度。

4)精轧机组及减定径机组后，采用变距离回复段长度，有效提高因道次温升及轧件尺寸不同导致的温度变化的冷却效果。

5)实现全线恒温轧制生产，降低了热轧过程中劈头劈尾、开裂、角部裂纹等缺陷，降低了故障率，提高了线材成材率，较常规高碳高铬高速线材生产线成材率提高1.5～4.0％。

6)减定径后采用控制冷却，有效控制吐丝温度，抑制网状碳化物析出类型。

7)斯太尔摩风冷线冷却过程采用分段冷却，有利于控制碳化物形态，提高组织均匀性，为后续加工或热处理提供良好组织条件。

8)本发明中生产方法及生产线生产及维护成本低，易于实现工业化生产，具有明显的经济效益。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：

图1为本发明中生产线布置示意图；

图2为传统生产线布置示意图；

图3为图2中生产线生产过程温降曲线图；

图4为图1中生产线生产过程温降曲线图；

附图标记：1-加热炉；2-粗轧机组；3-粗轧后加热保温装置；4-粗轧后切头飞剪机；5-中轧机组；6-中轧后加热保温装置；7-中轧后切头飞剪机；8-预精轧机组；9-预精轧后水箱；10-预精轧后加热装置；11-预精轧后切头飞剪机；12-第一精轧机；13-第一精轧机后水箱；14-第二精轧机；15-第二精轧机后水箱；16-第三精轧机；17-第三精轧机后水箱；18-第四精轧机；19-第四精轧机后水箱；20-第一减定径机；21-第一减定径机后水箱；22-第二减定径机；23-第二减定径机后水箱；24-夹送辊及吐丝机；25-斯太尔摩风冷线及集卷收集站；26-第一回复缓冷段；27-第二回复缓冷段；28-第三回复缓冷段；29-第四回复缓冷段；30-第五回复缓冷段；31-第六回复缓冷段；32-第七回复缓冷段。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

实施例1

请参阅图1，为一种高碳高铬线材生产线，包括依次设置的加热炉1、粗轧单元、中轧单元、预精轧单元、精轧单元、减定径单元、吐丝单元、斯太尔摩风冷线及集卷收集站25。

其中，粗轧单元包括依次设置的粗轧机组2、粗轧后加热保温装置3、粗轧后切头飞剪机4；中轧单元包括依次设置的中轧机组5、中轧后加热保温装置6、中轧后切头飞剪机7；预精轧单元包括依次设置的预精轧机组8、预精轧后水箱9、预精轧后加热装置10、预精轧后切头飞剪机11。

其中，精轧单元包括依次设置的第一精轧机12、第一精轧机后水箱13、第二精轧机14、第二精轧机后水箱15、第三精轧机16、第三精轧机后水箱17、第四精轧机18、第四精轧机后水箱19；所有精轧机均采用2机架1组的模块化轧机。

其中，减定径单元包括依次设置的第一减定径机20、第一减定径机后水箱21、第二减定径机22、第二减定径机后水箱23；所有减定径机均采用2机架1组的模块化轧机；吐丝单元包括夹送辊及吐丝机24。

其中，在预精轧后切头飞剪机11、第一精轧机后水箱13、第二精轧机后水箱15、第三精轧机后水箱17、第四精轧机后水箱19、第一减定径机后水箱21、第二减定径机后水箱23后分别设置有长度依次增加的第一回复缓冷段26、第二回复缓冷段27、第三回复缓冷段28、第四回复缓冷段29、第五回复缓冷段30、第六回复缓冷段31、第七回复缓冷段32。

采用上述高碳高铬线材生产线的高碳高铬线材的生产方法，包括如下具体实施步骤：

(1)坯件加热：采用加热炉1将对坯料进行加热及保温，连铸坯断面为150mm×150mm×12000mm，加热温度为1250℃；

(2)粗轧：利用粗轧机组2，采用平立交替或者平辊轧制的方式对步骤(1)加热后的方坯进行6道次轧制，加热炉1出口的高压水除磷不开启，轧制过程中控制每道次变形温度为1150℃；

(3)粗轧后加热保温及切头：用粗轧后加热保温装置3，对步骤(2)轧制后的轧件进行尾部加热，保证轧件头尾及芯表温差均不大于50℃，加热装置采用感应加热，加热后设有保温辊道，并用粗轧后切头飞剪机4进行切头，以确保轧件顺利咬入中轧机组5；

(4)中轧：用中轧机组5对步骤(3)切头后的轧件进行轧制，轧制过程中控制每道次变形温度为1150℃；

(5)中轧后加热保温及切头：用中轧后加热保温装置6，对步骤(4)轧制后的轧件进行尾部加热，保证轧件头尾及芯表温差均不大于50℃，加热装置可采用感应加热，加热后设有保温辊道，并用中轧后切头飞剪机7进行切头，以确保轧件顺利咬入预精轧机组8；

(6)预精轧：用预精轧机组8，对步骤(5)切头后的轧件进行轧制，轧制过程中控制每道次变形温度为1150℃；

(7)预精轧后控制冷却：用预精轧后水箱9、预精轧后加热装置10，对步骤(6)轧制后的轧件进行控制冷却，采用变水量或变水压控制冷却，确保轧件轧制时头尾及芯表温差均不大于50℃；

(8)精轧1：用第一精轧机12对步骤(7)控制冷却后的轧件进行2道次轧制，轧制过程中控制每道次变形温度为1100℃；单道次延伸系数1.10；

(9)精轧1后控制冷却：用第一精轧机后水箱13对步骤(8)轧制后的轧件进行控制冷却，采用变水量或变水压控制冷却，确保轧件进入下一机架时头尾及芯表温差均不大于50℃；

(10)精轧2：用第二精轧机14对步骤(9)控制冷却后的轧件进行2道次轧制，轧制过程中控制每道次变形温度为1100℃；单道次延伸系数1.10；

(11)精轧2后控制冷却：用第二精轧机后水箱15对步骤(10)轧制后的轧件进行控制冷却，采用变水量或变水压控制冷却，确保轧件进入下一机架时头尾及芯表温差均不大于50℃；

(12)精轧3：用第三精轧机16对步骤(11)控制冷却后的轧件进行2道次轧制，轧制过程中控制每道次变形温度为1100℃；单道次延伸系数1.10；

(13)精轧3后控制冷却：用第三精轧机后水箱17对步骤(12)轧制后的轧件进行控制冷却，采用变水量或变水压控制冷却，确保轧件进入下一机架时头尾及芯表温差均不大于50℃；

(14)精轧4：用第四精轧机18对步骤(13)控制冷却后的轧件进行2道次轧制，轧制过程中控制每道次变形温度为1100℃；单道次延伸系数1.10；

(15)精轧4后控制冷却：用第四精轧机后水箱19对步骤(14)轧制后的轧件进行控制冷却，采用变水量或变水压控制冷却，确保轧件进入下一机架时头尾及芯表温差均不大于50℃；

(16)减定径1轧制：用第一减定径机20对步骤(15)控制冷却后的轧件进行2道次轧制，轧制过程中控制每道次变形温度为1100℃；单道次延伸系数1.10；

(17)减定径1后控制冷却：用第一减定径机后水箱21对步骤(16)轧制后的轧件进行控制冷却，采用变水量或变水压控制冷却，确保轧件进入下一机架时头尾及芯表温差均不大于50℃；

(18)减定径2：用第二减定径机22对步骤(17)控制冷却后的轧件进行2道次轧制，轧制后线材规格为φ5.0mm、φ5.5mm及φ6.0mm，轧制过程中控制每道次变形温度为1100℃；单道次延伸系数1.01；

(19)减定径2后控制冷却：用第二减定径机后水箱23对步骤(18)轧制后的轧件进行控制冷却，采用变水量或变水压控制冷却，确保轧件进入下一机架时头尾及芯表温差均不大于50℃；

(20)夹送吐丝：对步骤(19)控制冷却后的轧件进行夹送吐丝、吐丝温度为950℃；

(21)斯太尔摩风冷线控制冷却及集卷收集：对步骤(20)的线材盘卷进行控制冷却，冷却过程采用分段冷却，高于850℃时，采用快冷，冷却速度＞2℃/s，可以采用加大风量、调整辊道速度等等方式实现，低于850℃时采用缓慢冷却，冷却速度为0.5℃/s～2℃/s，冷却方式可以采用关闭保温罩、关闭风机、调整辊道速度等方式实现，集卷收集温度为550℃。

实施例2

本实施例与实施例1采用相同的生产线，生产方法包括如下步骤：

(1)坯件加热：采用加热炉1将对坯料进行加热及保温，连铸坯断面为200mm×200mm×6000mm，加热温度为1150℃；

(2)粗轧：利用粗轧机组2，采用平立交替或者平辊轧制的方式对步骤(1)加热后的方坯进行6道次轧制，加热炉1出口的高压水除磷不开启，轧制过程中控制每道次变形温度为1050℃；

(3)粗轧后加热保温及切头：用粗轧后加热保温装置3，对步骤(2)轧制后的轧件进行尾部加热，保证轧件头尾及芯表温差均不大于50℃，加热装置采用感应加热，加热后设有保温辊道，并用粗轧后切头飞剪机4进行切头，以确保轧件顺利咬入中轧机组5；

(4)中轧：用中轧机组5对步骤(3)切头后的轧件进行轧制，轧制过程中控制每道次变形温度为1050℃；

(5)中轧后加热保温及切头：用中轧后加热保温装置6，对步骤(4)轧制后的轧件进行尾部加热，保证轧件头尾及芯表温差均不大于50℃，加热装置可采用感应加热，加热后设有保温辊道，并用中轧后切头飞剪机7进行切头，以确保轧件顺利咬入预精轧机组8；

(6)预精轧：用预精轧机组8，对步骤(5)切头后的轧件进行轧制，轧制过程中控制每道次变形温度为1050℃；

(7)预精轧后控制冷却：用预精轧后水箱9、预精轧后加热装置10，对步骤(6)轧制后的轧件进行控制冷却，采用变水量或变水压控制冷却，确保轧件轧制时头尾及芯表温差均不大于50℃；

(8)精轧1：用第一精轧机12对步骤(7)控制冷却后的轧件进行2道次轧制，轧制过程中控制每道次变形温度为1000℃；单道次延伸系数1.25；

(9)精轧1后控制冷却：用第一精轧机后水箱13对步骤(8)轧制后的轧件进行控制冷却，采用变水量或变水压控制冷却，确保轧件进入下一机架时头尾及芯表温差均不大于50℃；

(10)精轧2：用第二精轧机14对步骤(9)控制冷却后的轧件进行2道次轧制，轧制过程中控制每道次变形温度为1000℃；单道次延伸系数1.25；

(11)精轧2后控制冷却：用第二精轧机后水箱15对步骤(10)轧制后的轧件进行控制冷却，采用变水量或变水压控制冷却，确保轧件进入下一机架时头尾及芯表温差均不大于50℃；

(12)精轧3：用第三精轧机16对步骤(11)控制冷却后的轧件进行2道次轧制，轧制过程中控制每道次变形温度为1000℃；单道次延伸系数1.25；

(13)精轧3后控制冷却：用第三精轧机后水箱17对步骤(12)轧制后的轧件进行控制冷却，采用变水量或变水压控制冷却，确保轧件进入下一机架时头尾及芯表温差均不大于50℃；

(14)精轧4：用第四精轧机18对步骤(13)控制冷却后的轧件进行2道次轧制，轧制过程中控制每道次变形温度为1000℃；单道次延伸系数1.25；

(15)精轧4后控制冷却：用第四精轧机后水箱19对步骤(14)轧制后的轧件进行控制冷却，采用变水量或变水压控制冷却，确保轧件进入下一机架时头尾及芯表温差均不大于50℃；

(16)减定径1轧制：用第一减定径机20对步骤(15)控制冷却后的轧件进行2道次轧制，轧制过程中控制每道次变形温度为1000℃；单道次延伸系数1.25；

(17)减定径1后控制冷却：用第一减定径机后水箱21对步骤(16)轧制后的轧件进行控制冷却，采用变水量或变水压控制冷却，确保轧件进入下一机架时头尾及芯表温差均不大于50℃；

(18)减定径2：用第二减定径机22对步骤(17)控制冷却后的轧件进行2道次轧制，轧制后线材规格为φ8.0mm、φ8.5mm及φ9.0mm，轧制过程中控制每道次变形温度为1000℃；单道次延伸系数1.15；

(19)减定径2后控制冷却：用第二减定径机后水箱23对步骤(18)轧制后的轧件进行控制冷却，考虑到减定径机组模块2轧制温升及轧件头尾温差，采用变水量或变水压控制冷却，确保轧件进入下一机架时头尾及芯表温差均不大于50℃；

(20)夹送吐丝：对步骤(19)控制冷却后的轧件进行夹送吐丝、吐丝温度为880℃；

(21)斯太尔摩风冷线控制冷却及集卷收集：对步骤(20)的线材盘卷进行控制冷却，冷却过程采用分段冷却，高于850℃时，采用快冷，冷却速度＞2℃/s，可以采用加大风量、调整辊道速度等等方式实现，低于850℃时采用缓慢冷却，冷却速度为0.5℃/s～2℃/s，冷却方式可以采用关闭保温罩、关闭风机、调整辊道速度等方式实现，集卷收集温度为650℃。

对比实施例

请参阅图2，本实施例中采用传统的生产线布置，包括依次设置的加热炉1、粗轧单元、中轧单元、预精轧单元、精轧单元、减定径单元、吐丝单元、斯太尔摩风冷线及集卷收集站25。

其中，粗轧单元包括依次设置的粗轧机组2、粗轧后切头飞剪机4；中轧单元包括依次设置的中轧机组5、中轧后切头飞剪机7；预精轧单元包括依次设置的预精轧机组8、预精轧后水箱9、预精轧后切头飞剪机11。

其中，精轧单元包括依次设置的第一精轧机12、第二精轧机14、第三精轧机16、第四精轧机18、第四精轧机后水箱19；所有精轧机均采用2机架1组的模块化轧机。

其中，减定径单元包括依次设置的第一减定径机20、第二减定径机22、第二减定径机后水箱23；所有减定径机均采用2机架1组的模块化轧机；吐丝单元包括夹送辊及吐丝机24。

将实施例1与对比实施例生产过程中轧件的温度变化情况制得图3、4，对比图3与图4可知，本发明中的生产线，轧件在轧制时的温度波动更小，轧制温度控制更精确。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。